SnO2纳米结构的形貌与退火温度及时间的关系研究
半导体材料是一类具有半导体性能、可用来制作半导体器件和集成电路的电子材料。尤其当半导体材料的尺度达到纳米数量级时,此时的纳米级半导体材料受到量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应、量子隧道效应等效应的影响会出现,会出现许多特殊的物理特性,比如光学性能、光电转换性能、光催化性能、气敏特性等等,在光电子设备、电池、太阳能存储等方面得到广泛的应用。SnO2作为一种重要的宽带半导体材料,已被广泛应用于光电子和微电子领域中。 本文分别以Sn粉为原料和SnO粉为原料,通过碳热蒸发方式,运用CVD方法,在不同的退火温度下选取不同的退火时间,成功制备出不同的SnO2纳米结构,并通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、光致发光谱(PL)等测试手段对所制备的SnO2纳米机构进行了表征,同时对其发光特性进行了探究,进而讨论了SnO2纳米机构的生长机制,对SnO2纳米结构的形貌与退火温度及时间的关系进行了探究,发现退火温度和退火时间对SnO2纳米结构的形貌有着重要影响,因此可以通过选择特定的退火温度和退火时间实现对SnO2纳米结构的可控生长,得到性能良好的纳米结构。具体实验内容如下所示: (1)将Sn粉与碳粉混合,以Au为催化剂,在恒温900℃,分别退火30min,60min,90min,120min,制备出不同的二氧化锡纳米结构,用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)对SnO2纳米结构的表面形貌、微观结构进行表征和分析,探究不同退火时间对SnO2纳米结构的影响。 (2)将Sn粉与碳粉混合,以Au为催化剂,在恒温1000℃,分别退火30min、60min、90min、120min,制备出不同的二氧化锡纳米结构,用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)对SnO2纳米结构进行表征,并通过光致发光谱(PL)对其发光特性进行了探究,发现397nm的发光峰是由结构缺陷或者发光中心如纳米晶粒、缺陷造成的,585nm的发光峰是氧空位缺陷引起的,在以上基础上对SnO2纳米结构的生长机制进行分析,发现其遵从VLS生长机制。 (3)将SnO粉与碳粉混合,以Au为催化剂,在恒温900℃下,分别退火30min、60min、90min、120min,制备出不同的二氧化锡纳米结构,用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)对SnO2纳米结构进行表征。 (4)将SnO粉与碳粉混合,以Au为催化剂,在恒温1000℃下,选取不同的退火时间,制备出不同的二氧化锡纳米结构,用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)对SnO2纳米结构进行了表征,并通过光致发光谱(PL)对其发光特性进行探究,进而在以上基础上对对SnO2纳米结构的生长机制进行分析,发现其遵从VLS生长机制。 (5)在对四组实验的实验数据合理分析的基础上,对二氧化锡纳米结构有退火温度和退火时间的关系进行了讨论。
碳热蒸发;二氧化锡纳米结构;发光特性;可控生长;形貌特征;退火温度
山东师范大学
硕士
微电子学与固体电子学
李玉国
2014
中文
TB383;TN304.21
49
2015-04-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）